蝙蝠具有基本哺乳動物的特徵，全身被毛、具乳腺，母蝠會以乳汁哺育幼蝠。但蝙蝠與其他哺乳動物最大的不同之處，在於其前肢特化成包有皮膜的翼，向兩側伸展；指骨延長以撐開翼膜，第一指（在果蝠是連同第二指）特化成鉤狀，以便攀爬或理毛，其餘指均不具鉤爪。後肢五趾均具有鉤爪，主要功能為懸掛，因此略為退化並且向後旋轉，膝蓋朝後。骨骼非常輕薄有利於減輕體重，胸肌發達有利於振動雙翼。

除了身體四肢的特化外，許多蝙蝠最明顯的特徵要算是奇怪且多變化的鼻葉及外耳殼了。這些複雜多樣的構造，往往給人怪異醜陋的印象，但是了解這些特化和蝙蝠調整所發出的超音波密切相關時，則會令人讚歎自然界的奧秘與神奇。蝙蝠的尾巴有長有短，有的全為股間膜包住；有些則延伸到膜外，可以在蝙蝠捕捉昆蟲時，當做捕蟲的網袋之用。

蝙蝠體型的變異很大，體重從2公克到超過1000公克，翼展從3公分到近2公尺都有。台灣地區的蝙蝠體重最輕者為寬吻鼠耳蝠（約3.5公克），最重者為台灣狐蝠（約500公克），其餘種類的體重約在5公克到60公克之間。此外，蝙蝠的毛色亦有許多變化，例如果蝠的頸肩部往往有一圈乳白到金黃色的毛，有別於身體其餘部分的深褐毛色；有些蝙蝠則有斑點或條紋，可以做為辨認種類的依據。台灣地區蝙蝠種類的毛色以 金黃鼠耳蝠全身金黃色最為亮麗，其餘種類的毛色大致介於黑褐色到灰褐色之間，但許多種類的個體毛色都會隨性別、年齡等因素而改變。